COAX meten met een oscilloscoop

Een coax doormeten met een oscilloscoop en een signaalgenerator, het kan. Wat is de lengte van de kabel? Heb je een open aansluiting, een kortsluiting? Of wil je gewoon controleren of de impedantie klopt.

COAX velocity of propagation, verkortingsfactor

Hoe lang is de coaxkabel of is er een kabelbreuk en en waar zit deze dan. Het is eenvoudiger als je weet waar dit zit. Zo kun je dit snel repareren of de coax vervangen. Dit is vrij eenvoudig te doen met een oscilloscoop en een signaalgenerator. Bovendien is dit een leuk experiment dat laat inzichtelijk maakt hoe reflecties in coax werken.

Afgerond is de snelheid van het licht 300.000.000 meter per seconde, in een vacuüm. Dat is voor dit experiment geen handig getal. Maar we kunnen dit wel omzetten naar iets dat beter bruikbaar is. De snelheid van het licht komt overeen met 0,3 meter per nanoseconde. Maar in een coax verplaatst het signaal zich langzamer. Dit getal kennen wij als verkortingsfactor en in de specificaties zie je dit vaak als VOP (velocity of propagation) staan. Velocity of propagation is de snelheid waarmee een signaal zich verplaatst in een kabel ten opzichte van de snelheid van het licht. In het geval van RG58U staat er 66% of 0,66 in de specificaties.

Daarmee wordt de snelheid van 0,3 meter per nanoseconde in een vacuüm naar 66% terug gebracht. Een elektrisch signaal in een coax verplaatst zich dan 0,66 x 0,3 = 0,198 meter per nanoseconde.

Meten aan een COAX

De meetopstelling is vrij eenvoudig te maken. Sluit een signaalgenerator met een T-stuk aan op een oscilloscoop. Zelf heb ik de frequentie op 1 MHz blok gezet omdat in deze opstelling een vrij korte kabel is gebruikt. Maar met een wat langere kabel +/- 20 meter werkt deze meting ook uitstekend met 100 kHz. In de afbeelding is te zien dat er een blokgolf zichtbaar is op de scoop.

Maar zodra je de coax met een open einde aansluit op het andere deel van het T-stuk verandert het beeld. Zoals je kunt zien in de onderste afbeelding hiernaast. Je ziet een soort trapje in de blokgolf ontstaan. Dit is de vertraging die optreed in de coax als gevolg van de reflectie. Dit korte stukje midden in de blokgolf is exact de tijd die het signaal nodig heeft om door de kabel naar het einde te gaan en niet geheel onbelangrijk ook weer terug te komen door het open einde (alle energie wordt gereflecteerd).

Door deze tijd op te meten en te vermenigvuldigen (in dit geval 85 nsec x 0.198 m/nsec) en te delen door 2 (het signaal gaat heen en terug) krijg je de lengte van de kabel. In dit geval is dat 8,4 meter.

Bij een kortsluiting ziet het signaal er anders uit. Dan krijg je niet een trapje te zien. Maar juist een korte puls. Die in dit geval dan 85nsec zou zijn. Bekijk de video die onder ‘Meer informatie’ staat.

Impedantie meten

Met een juiste afsluiting treed er juist geen reflectie op. In dit geval is de aangesloten blokgolf dan ook nog steeds in takt. Door nu aan het einde van de kabel op potentiometer te installeren is het signaal op de scoop precies tot een blokgolf te regelen. Door nu de weerstand van de potmeter te meten krijg je de impedantie van de kabel te zien. In de meting die ik heb gedaan is dit dan ook 50,153 Ohm.